La differenza tra coppia e potenza...

La differenza tra coppia e potenza è una domanda che molti curiosi si pongono. E questo è comprensibile, visto che questi due dati sono tra i più studiati nelle schede tecniche delle nostre auto. Quindi sarebbe interessante soffermarsi su questo, anche se non sarà necessariamente il più ovvio...

Innanzitutto chiariamo che la coppia si esprime in Newton. metro e forza in Potenza (quando si parla di macchina, perché scienza e matematica usano watt)

È davvero una differenza?

Infatti, non sarà facile separare queste due variabili, dal momento che sono correlate tra loro. È come chiedere qual è la differenza tra pane e farina. Non ha molto senso, perché la farina fa parte del pane. Sarebbe meglio confrontare gli ingredienti tra loro (ad esempio acqua vs farina in un pizzico) piuttosto che confrontare un ingrediente con un prodotto finito.

Cerchiamo di spiegare tutto questo, ma allo stesso tempo facciamo capire che qualsiasi aiuto da parte vostra (tramite i commenti a fondo pagina) sarà ben accetto. Più modi diversi ci sono per spiegarlo, più gli utenti di Internet capiranno la connessione tra questi due concetti.

La potenza è il risultato dell'accoppiamento (parola un po' pesante, lo so bene...) della velocità di rotazione.

Matematicamente, questo dà quanto segue:

( π X Coppia in Nm X Mode) / 1000/30 = Potenza in kW (che si traduce in potenza se poi si vuole avere un "concetto più automobilistico").

Qui cominciamo a capire che confrontarli è quasi una sciocchezza.

Studio della curva coppia/potenza

Non c'è niente di meglio di un motore elettrico per comprendere appieno il rapporto tra coppia e potenza, o meglio come ci sia un rapporto tra coppia e velocità.

Guarda quanto è logica la curva di coppia di un motore elettrico, che è molto più facile da capire rispetto alla curva di un motore termico. Qui vediamo che forniamo una coppia costante e massima all'inizio del giro, che aumenta la curva di potenza. Logicamente, più forza metto su un asse rotante, più velocemente girerà (e quindi più potenza). Al contrario, al diminuire della coppia (quando premo sempre meno sull'asse rotante, continuando comunque a premere), la curva di potenza inizia a diminuire (sebbene la velocità di rotazione continui a diminuire). Aumento). In sostanza, la coppia è la "forza di accelerazione" e la potenza è la somma che unisce questa forza e la velocità di rotazione della parte in movimento (velocità angolare).

La coppia riesce in tutto questo?

Alcune persone confrontano i motori solo per la loro coppia o quasi. In realtà, questa è un'illusione ...

Ad esempio, se confronto un motore a benzina che sviluppa 350 Nm a 6000 giri/min con un motore diesel che sviluppa 400 Nm a 3000 giri/min, potremmo pensare che sia il diesel ad avere più forza di accelerazione. Ebbene no, ma torneremo all'inizio, l'importante è il potere! Solo la potenza dovrebbe essere utilizzata per confrontare i motori (idealmente con le curve... Perché l'elevata potenza di picco non è tutto!).

Infatti, mentre la coppia indica solo la coppia massima, la potenza include la coppia e la velocità del motore, quindi abbiamo tutte le informazioni (solo la coppia è solo un'indicazione parziale).

Se torniamo al nostro esempio, allora possiamo dire che il diesel può essere orgoglioso, erogando 400 Nm a 3000 giri/min. Ma non va dimenticato che a 6000 giri sicuramente non potrà erogare più di 100 Nm (tralasciando il fatto che l'olio non può raggiungere le 6000 tonnellate), mentre la benzina può comunque erogare 350 Nm a quella velocità. In questo esempio, stiamo confrontando un motore diesel da 200 CV. con motore a benzina 400 cv (dati derivati ​​dalle coppie specificate), da singolo a doppio.

Ricordiamo sempre che più velocemente un oggetto gira (o si muove in avanti), più è difficile fargli prendere velocità. Quindi, un motore che sviluppa una coppia significativa ad alti regimi dimostra di avere ancora più potenza e risorse!

Spiegazione per esempio

Ho avuto una piccola idea per cercare di capire tutto, sperando che non fosse così male. Hai mai provato a fermare con le dita un motore elettrico a bassa potenza (piccolo ventilatore, motore elettrico nel kit Mecano quando eri piccolo, ecc.).

Può girare velocemente (diciamo 240 giri al minuto o 4 giri al secondo), possiamo fermarlo facilmente senza danneggiarlo molto (frusta un po' se ci sono le pale dell'elica). Questo perché la sua coppia non è molto importante e quindi il suo wattaggio (questo vale per piccoli motori elettrici per giocattoli e altri piccoli accessori).

D'altra parte, se alla stessa velocità (240 giri/min) non riesco a fermarlo, significa che la sua coppia sarà maggiore, il che porterà anche a una maggiore potenza finale (entrambi sono correlati matematicamente, è come vasi comunicanti). Ma la velocità è rimasta la stessa. Quindi, aumentando la coppia del motore, aumento la sua potenza, perché circa

Coppia

X

Velocità di rotazione

= Potere... (una formula arbitrariamente semplificata per aiutare a capire: Pi e alcune delle variabili visibili nella formula in alto sono state rimosse)

Quindi, per la stessa potenza data (diciamo 5W, ma chi se ne frega) posso ottenere:

• Un motore che gira lentamente (ad esempio 1 giro al secondo) con una coppia elevata che sarà un po' più difficile da fermare con le dita (non gira veloce, ma la sua coppia elevata gli conferisce una forza significativa)
• Oppure un motore che gira a 4 giri/min ma con una coppia inferiore. Qui, la coppia più bassa è compensata dalla velocità più alta, che gli conferisce più inerzia. Ma fermarsi con le dita sarà più facile nonostante la maggiore velocità.

Dopotutto, due motori hanno la stessa potenza, ma non funzionano allo stesso modo (la potenza arriva in modi diversi, ma l'esempio non è molto rappresentativo per questo, poiché è limitato a una data velocità. In un'auto, la velocità cambia continuamente, il che dà origine al famoso momento delle curve di potenza e coppia). Uno gira lentamente e l'altro gira velocemente ... Questa è una piccola differenza tra diesel e benzina.

Ed è per questo che i camion funzionano a gasolio, perché il diesel ha una coppia elevata, a scapito della sua velocità di rotazione (la velocità massima del motore è molto più bassa). Occorre infatti poter andare avanti, nonostante un rimorchio molto pesante, senza dover sgridare il motore, come nel caso della benzina (bisognerebbe scalare le torri e giocare con la frizione come un matto). Il diesel trasmette la coppia massima ai bassi regimi, il che facilita il traino e permette di decollare da veicolo fermo.

Relazione tra potenza, coppia e regime del motore

Ecco l'input tecnico che un utente ha condiviso nella sezione commenti. Mi sembra ragionevole inserirlo direttamente nell'articolo.

Per non complicare il problema con le grandezze fisiche:

La potenza è il prodotto della coppia sull'albero a gomiti e della velocità dell'albero a gomiti in radianti/sec.

(ricorda che per 2 giri dell'albero motore a 6.28 ° c'è 1 * pi radianti = 360 radianti.

Don P = M * W

P -> potenza in [W]

M -> coppia in [Nm] (Newton metro)

W (omega) - velocità angolare in radianti / sec W = 2 * Pi * F

Con Pi = 3.14159 e F = velocità dell'albero motore in t/s.

Esempio pratico

Coppia motore M: 210 Nm

Velocità motore: 3000 giri/min -> frequenza = 3000/60 = 50 giri/min

W = 2 * pi * F = 2 * 3.14159 * 50 t / s = 314 radianti / s

Au finale: P = M * W = 210 Nm * 314 rad/s = 65940 W = 65,94 kW

Conversione in CV (potenza) 1 CV = 736 W

In CV otteniamo 65940 W / 736 W = 89.6 CV.

(Ricorda che 1 cavallo è la potenza media di un cavallo che corre continuamente senza fermarsi (in meccanica si chiama potenza nominale).

Quindi, quando si parla di un'auto da 150 CV, è necessario aumentare il regime del motore a 6000 giri/min con una coppia che rimane contenuta o addirittura leggermente ridotta a 175 Nm.

Grazie al cambio, che è un convertitore di coppia, e al differenziale, abbiamo un aumento di coppia di circa 5 volte.

Ad esempio, in 1a marcia, la coppia del motore all'albero motore di 210 Nm darà 210 Nm * 5 = 1050 Nm al bordo di una ruota a raggi da 30 cm, questo darà una forza di trazione di 1050 Nm / 0.3 m = 3500 Nm .

In fisica F = m * a = 1 kg * 9.81 m / s2 = 9.81 N (a = accelerazione terrestre 9.81 m / s2 1G)

Quindi, 1 N corrisponde a 1 kg / 9.81 m / s2 = 0.102 kg di forza.

3500 N * 0.102 = 357 kg di forza che spinge l'auto su un pendio ripido.

Spero che queste poche spiegazioni rafforzino la tua conoscenza dei concetti di potenza e coppia meccanica.